Question

【題目】甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡常數(shù)	溫度（℃）
		500	800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)	K1	2.5	0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O (g)+CO(g)	K2	1.0	2.50
③3H2(g)+ CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g)	K3

（1）反應(yīng)②是_________（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。

（2）某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如下圖1所示。則平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)_____K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

圖 1 圖2

（3）判斷反應(yīng)③△H____0； △S____0（填“>”“=”或“<”）在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得某時(shí)刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質(zhì)的量分別為6mol、2 mol、10 mol、10 mol， 此時(shí)v(正)___v(逆)（填“>”“=”或“<”）

（4）一定溫度下，在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，已知 c(CO)與反應(yīng)時(shí)間t變化曲線Ⅰ如上圖2所示，若在t0時(shí)刻分別改變一個(gè)條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ。當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時(shí)，改變的條件是________。當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)，改變的條件是_____________。

（5）一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成乙酸．常溫條件下，將amol/L的CH3COOH與bmol/LBa（OH）2溶液等體積混合，反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba2+）=c（CH3COO-），用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為________．

Answer 1

【答案】吸熱 = < < > 加入催化劑 將容器的體積壓縮至2L

【解析】

（1）隨溫度升高，反應(yīng)②的平衡常數(shù)增大，說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng)。

（2）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；

（3）反應(yīng)①+反應(yīng)②=反應(yīng)③，所以K3= K1×K2；分別計(jì)算出反應(yīng)③在500℃、800℃的平衡常數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)判斷反應(yīng)③的焓變；根據(jù)Q與K的關(guān)系判斷反應(yīng)進(jìn)行方向。

（4）曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時(shí)，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，但平衡沒(méi)移動(dòng)；當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)，CO的濃度突然變?yōu)樵瓉?lái)的1.5倍，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，但平衡沒(méi)移動(dòng)；

（5）醋酸的電離常數(shù)，根據(jù)電荷守恒、物料守恒計(jì)算c（CH3COO-）、c（CH3COOH）；根據(jù)電荷守恒，可判斷此時(shí)溶液呈中性。

（1）隨溫度升高，反應(yīng)②的平衡常數(shù)增大，說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng)，所以正反應(yīng)吸熱。

（2）平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，某溫度下反應(yīng)①，平衡常數(shù)不變，所以K(A)=K(B)；

（2）K3= K1×K2；在500℃時(shí)K3=2.5，800℃時(shí)K3=0.375，隨溫度升高，反應(yīng)③的平衡常數(shù)減小，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，所以正反應(yīng)放熱，△H<0；3H2(g)+ CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g)正方向氣體物質(zhì)的量減小，△S<0；在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得某時(shí)刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質(zhì)的量分別為6mol、2 mol、10 mol、10 mol， 0.93<2.5，此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，v(正)>v(逆)。

（4）反應(yīng)②前后氣體系數(shù)和不變，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時(shí)，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，但平衡沒(méi)移動(dòng)，所以改變的條件是加入了催化劑；當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)，CO的濃度突然變?yōu)樵瓉?lái)的1.5倍，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，但平衡沒(méi)移動(dòng)，改變的條件是將容器的體積壓縮至2L；

（5）常溫條件下，將amol/L的CH3COOH與bmol/LBa（OH）2溶液等體積混合， 2c（Ba2+）=c（CH3COO-）=bmol/L，根據(jù)電荷守恒2c（Ba2+）+ c（H+）=c（CH3COO-）+ c（OH-），可知c（H+）= c（OH-）=，根據(jù)物料守恒c（CH3COO-）+c（CH3COOH）= mol/L，c（CH3COOH）= ，醋酸的電離常數(shù)= =。